JURNAL    AMPERE

## Pelindung
Muhammad Firdaus ( Univ. PGRI Palembang )

## Pengarah
M. Saleh Al Amin ( Univ. PGRI Palembang ) Adiguna ( Univ. PGRI Palembang ) Aan Sefentry ( Univ. PGRI Palembang )

## Pimpinan Editorial
Emidiana ( Univ. PGRI Palembang )

## Dewan Editorial
Sabilal Rasyad ( Politeknik Negeri Sriwijaya ) Nefo Alamsyah ( Univ. Tridinanti Palembang ) M. Saleh Al Amin ( Univ. PGRI Palembang ) Alimin Nurdin ( Univ. PGRI Palembang )

## Staff Editor
Nita Nurdiana ( Univ. PGRI Palembang ) Endang Kurniawan ( Univ. PGRI Palembang )
Alamat Redaksi : Program Studi Teknik Elektro Universitas PGRI Palembang Jalan Jend. A. Yani Lorong Gotong Royong 9/10 Ulu Palembang Sumatera Selatan Telp. 0711-510043 Fax. 0711-514782 e-mail : ampere_pgri@yahoo.com

## JURNAL    AMPERE
Volume 2, Nomor 1,    Januari – Juni 2017

## DAFTAR ISI
Artikel Penelitian
Halaman
1. Studi  Penerapan  Over  Load  Shediing    (OLS)  Relay  pada  Sisi  Sekunder
Transfor  mator  Daya  20  MVa  Penyulang  Aries  20  KV  di  Gardu  Induk
Lahat,    Dian Eka Putra, Andi Siahaan .....................................................................1-11
2. Pengaruh  Gangguan  Hubung  Singkat  1  Fasa  Ke  Tanah  Terhadap  Kinerja Alternator, Emidiana............................................................................................... 12-18
3. Analisa  Penurunan  Faktor  Kerja  Transformator  Daya  30  MVA,  Irine Kartika Febrianti. , …. ............................................................................................. 19-22
4. Studi  Keandalan  Sistem  Distribusi  20  KV  Gardu  Induk  Talang  Ratu
Palembang, Nita Nurdiana ..................................................................................... 23-30
5. Aplikasi  Linier  Programming  Pada  Sistim  Optimasi  Saluran  Transmisi, Masayu Anisa, A.N Afandi, Sabilal Rasyad, Evelina, Taufik Roseno ......................... 31-38
6. Analisa Perkiraan Kemampuan Daya Yang dibutuhkan Untuk Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS), Surya Darma.......................................39-53
7. Analisa Penghematan Konsumsi Energi Pada Sistem Pengkondisian Udara dan Sistem Penerangan di Area Produksi PT. Siwijaya Alam Segar Palembang,
Dina Fitria, Yudi Irwansi, Yuwon................................................................................54--66 Petunjuk Untuk Penulisan   ................................................................................................. iii Daftar Pustaka   ................................................................................................................... iv

## PENGARUH  GANGGUAN  HUBUNG  SINGKAT  1
FASAKE TANAH

## TERHADAP
KINERJA

## ALTERNATOR
Emidiana
DosenTetapYayasanpada Prodi Teknik Elektro FakultasTeknikUniversitas PGRI Palembang e-mail : emidianaal@yahoo.com

## ABSTRAK
Pelayanan  energi  listrik  hingga  sampai  ke  konsumen  tidak  lepas  dari  gangguan.  Sebagian besar  gangguan  yang  terjadi  merupakan  gangguan  tidak  seimbang  (tidak  simetris),  yang  terdiri  dari gangguan  1  fasa  ke  tanah,  dua  fasa  ke  tanah  dan  gangguan  fasa  ke  fasa.  Gangguan  tidak  seimbang yang  terjadi  pada  busbar  dapat  menyebabkan:  kerusakan  pada  alternator,  berkurangnyabatas- bataskestabilansuatusistemtenaga, rusaknyaperalatan danteganganrendah yang disebabkanolehhubungsingkat, ledakan-ledakan yang mungkinterjadipadaperalatanyang mengandungminyakisolasi,  danterpecahnyadaerahpelayanankarenarentetantindakanpengamananoleh system  proteksi  yang  berbeda  –  beda  yang  dikenalsebagai  “cascading”.  Oleh  karena  itu,  dilakukan perhitunganbesar  arus  gangguan  1  fasaketanah,  didapat  :  -j1,216  kA,  t egangan-tegangan  antar saluransaatgangguan 1 fasaketanah  yang  nilainya  V ab = 8,8 ∠ 38,8 0 kV, V bc =  11 ∠ -87,669 0
kV, V ca = 9,1 ∠ -37,04 0 kV. Waktu yang diizinkan generator beroperasidalamkeadaangangguanhubungsingkat 1 fasaketanahadalah :134,23 detik
Kata kunci : Gangguan, Alternator, Komponen simetris.

## PENDAHULUAN
Pelayanan  energi  listrik  hingga  sampai  ke  konsumen  tidak  lepas  dari  gangguan.  Gangguan tersebut  mungkin  berasal  dari  sistem  pembangkit  itu  sendiri  (  gangguan  internal  )  atau  berasal  dari luar (gangguan  eksternal). Gangguan  eksternal terdiri dari gangguan  simetris,  yaitu gangguan 3  fasa ke tanah dan gangguan tidak simetris (gangguan tidak seimbang), yang terdiri dari gangguan 1 fasa ke tanah,  2  fasa  ke  tanah  dan  gangguan  fasa  ke  fasa.    Kebanyakan  gangguan  yang  terjadi  pada  sistem tenaga  listrik  adalah  gangguan  tidak  simetris.  Gangguan  –  gangguan  tersebut  akan  mengakibatkan sistem pembangkit bekerja tidak seimbang, termasuk diantaranya generator.
Penelitian  ini  akan  membahas  gangguan-gangguan  tak  seimbang  (asimetris)  yang  mungkin terjadi  pada  busbar  yang  akan  mempengaruhi  kinerja  generator,  menghitung  besar  arus  dan menentukan  waktu  maksimum  generator  bekerja  dalam  keadaan  gangguan  agar  tidak  merusak generator tersebut.Gangguan yang akan dihitung adalah gangguan tidak seimbang 1 fasa ke tanah

## TINJAUAN PUSTAKA
Gangguan  adalah  suatu  ketidaknormalan  dalam  sistem  tenaga  listrik  yang  meyebabkan mengalirnya arus tidak seimbang atau dapat didefinisikan sebagai kecacatan yang mengganggu aliran normal arus ke beban (Adrian Mardensyah, 2008)
Hubungsingkatgangguan yang seringterjadipadasuatusistemtenagalistrik,
baikituhubungsingkatantarafasaketanahmaupunhubungsingkatantarafasanya.Saatgangguanterjadi,
arusgangguan yangmengalirmenujupusatgangguansangatlahbesar,
sehinggaakanmempengaruhikestabilansystem secara keseluruhan, (A. Amira, 2014) Gangguan hubung singkat dibagi menjadi :
a. Gangguan simetris, misalnya 3 fasa ke tanah
b. Gangguan asimetris, misalnya : hubung singkat satu fasa ke tanah, dua fasa dan dua fasa ke tanah.
Secara umum besarnya arus gangguan dihitung menggunakan rumus :
=
Dimana , =  Arus gangguan =  tegangan sistem.
: impedansi peralatan sistem.
: impedansi saluran sistem.
: impedansi gangguan misalnya : busur, tahanan tanah.

## Gambar 1 Gambar rangkaian pada keadaan gangguan
Kebanyakan  gangguan  yang  terjadi  pada  sistem  tenaga  listrik  adalah  gangguan  asimetris (tidak simetris), dimana besar tegangan serta arus yang mengalir pada setiap fasa berbeda. Komponen simetris  merupakan  metode  yang  dikembangkan C.L.  Fortescue padatahun  1918.  Perhitungannya dilakukan  menggunakan  komponen  simetris.  Metode  ini  memperlakukan  tiga  fasa  yang  tidak seimbang pada sistem tenaga listrik seolah-olah sistem tersebut seimbang (Cristof Naek Halomoan) Perhitungannya  dilakukan  menggunakan  komponen  simetris.  Metode  ini  memperlakukan  tiga  fasa yang tidak seimbang pada sistem tenaga listrik seolah-olah sistem tersebut seimbang.
Komponen yang tidak simetris dapat dijabarkan menjadi tiga buah set komponen simetris, yaitu:
a. Komponen urutan positif.
Terdiri  dari  tiga  phasor  yang  besar  magnitudenya  sama,  masing-masing  terpisah  120 ° ,  memiliki fasa yang sama dengan fasa sistem. Komponen ini biasanya ditulis menggunakan indeks 1
b. Komponen urutan negatif .
Terdiri  dari  tiga  phasor  yang  besar  magnitudenya  sama,  masing-masing  terpisah  120 ° ,  memiliki fasa yang berkebalikan dengan fasa sistem. Komponen ini biasanya ditulis menggunakan indeks 2
c. Komponen urutan nol.
Komponen ini terdiri dari tiga phasor yang memiliki magnitude dan fasa  yang sama. Komponen ini biasanya ditulis menggunakan indeks 0.
Total  arus  maupun  tegangan  pada  sistem  tenaga  listrik  merupakan  penjumlahan  masing-masing komponen simetris. (Stevenson,1983 : 261)
Bilagangguanhubungsingkatdibiarkanberlangsung lama padasistemtenaga, akanmenyebabkan: a.   Berkurangnyabatas-bataskestabilansuatusistemtenaga.
b.   Rusaknyaperalatan yang beradadekatgangguan yangdisebabkanarustakseimbang, atauteganganrendah yang disebabkanolehhubungsingkat. c.   Ledakan-ledakan yang mungkinterjadipadaperalatan yang
mengandungminyakisolasisewaktuterjadinyahubungsingkat, dan yang dapatmenyebabkan d.   Terpecah-pecahnyadaerahpelayanansuatusistemtenagakarenarentetantindakanpengamanan yangdilakukanolehsystem  proteksi  yang  berbeda  –  beda  yang  dikenalsebagai  “ cascading ”.
(Stevenson, 1983: 317)
Gangguan Satu Fasa ke Tanah.
Gangguan  satu  fasa  ke  tanah  terjadi  ketika  sebuah  fasa  dari  sistem  tenaga  listrik  terhubung singkat dengan tanah (misal pada fasa a).
Persamaan ketika gangguan ini terjadi adalah : I B = 0 I C = 0
V A = 0 Sehingga didapat :
I A0 =   ( I A + 0 + 0 )
I A1 =   ( I A + a (0) + a 2 (0) )
I A2 =   ( I A + a 2 (0) + a (0) )
I A0 = I A1 = I A2 =  I A
Pada fasa generator, misal pada fasa A dengan menggunakan hukum kirchoff didapat : V A1 = V f - I A1 Z 1 V A2 = - I A2 Z 2 V A0 = - I A0 Z 0 V A = V A1 + V A2 + V A0 = V f -  I A1 Z 1 – I A2 Z 2 – I A0 Z 0 = 0 V B = a 2 V A1 + a V A2 + V A0 V C = a V A1 + a 2 V A2 + V A0 Besar tegangan antar saluran saat gangguan adalah :
V AB = V A – V B V BC = V B – V C V CA = V C - V A dengan : V A = V A1 + V A2 + V A0 V B = a 2 V A1 + a V A2 + V A0 V C = a V A1 + a 2 V A2 + V A0
Besar arus gangguan = I A1 = I A2 = I A0 =
METODOLOGI PENELITIAN
1. Menentukan Arus Gangguan 1 Fasa ke Tanah
Gangguan  satu  fasa  ke  tanah  terjadi  ketika  sebuah  fasa  dari  sistem  tenaga  listrik  terhubung singkat dengan tanah
Besar arus gangguan = I A1 = I A2 = I A0 =
2. Menentukan Tegangan Antar Saluran
Tegangan antar saluran ditentukan dengan menggunakan rumus sbb : V AB = V A – V B V BC = V B – V C V CA = V C - V A dengan : V A = V A1 + V A2 + V A0
V B = a 2 V A1 + a V A2 + V A0 V C = a V A1 + a 2 V A2 + V A0
3. Menentukan  waktu  maksimum  yang  diizinkan  generator  beroperasi  pada  saat  terjadi  gangguan dengan menggunakan ketentuan berdasarkan jenis generator dan rumus.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Diagram Satu Garis
Generator Bus
Bus
Suatu sistem pembangkit tenaga listrik dengan data sbb :
- Generator  (terdiri dari 5 generator)
Daya = 5 x 20 MVA Tegangan = 11 KV
X” = 0,045 pu
X 0 = 0,025 pu
- Trafo Daya
Daya = 55 MVA Rating tegangan = 150/120 KV X = 12%

## Perhitungan
Diambil  dasar  dari  generator  dengan  daya  dasar  20  MVA  dan  tegangan  dasar  11  KV,  didapat impedansi generator :
Z g = Z diberikan (pu) =
Z 1 = Z 2 = 0,045
Z 1 = Z 2 = 0,225 pu
Z 0 = 0,025 Z 0 = 0,125 pu
Impedansi Trafo Daya
Z dasar = = = 7,27 ohm
Z trafo = 12% x 7,27 = 0,87 ohm
Z trafo = , , = 0,12 pu
Z 1 = Z 2 = 0,12 pu
Z 0 untuk trafo yang terhubung delta :
Z 0 = 3 x Z 1 = 3 x 0,12 = 0,36 pu
Ambil tegangan pada titik gangguan E a = 1 pu
I dasar = √ = √ = 1049,73 A
Untuk gangguan 1 fasa ke tanah :
Fasa yang mengalami gangguan adalah fasa a, maka :
I b = 0, I c = 0, V a = 0
Z 1 = Z 2 = j0,045 + j0,12 + j0,2 = j0,365
Z 0 = j0,36 + j1,5 Arus urutan positif :I a1 =
= , , ,
, = -j0,386 pu
Arus urutan negatif :I a2 = I a1 = -j0,386 pu
Arus urutan nol :I a0 = I a1 = -j0,386 pu
Sehingga didapat arus gangguan I a = 3I a1 = 3 x (–j0,386) = -j1,158 pu
I a = -j1,158 x 1049,73 A = -j1,216 kA
Komponen-komponen simetris antara titik a dan tanah adalah :
V a1 = E a – I a1 Z 1 = 1 – (-j0,386)(j0,385) = 1- 0,141 = 0,859 pu
V a2 = -I a2 Z 2 = - (j0,386 x j0,365) = -0,141 pu
V a0 =  -I a0 Z 0 = - (j0,386 x j 1,86) = -0,718 pu
Tegangan-tegangan dari saluran ke tanah adalah :
V a = V a1 + V a2 + V a0
V a = 0,859 – 0,141 – 0,718 = 0
V b = a 2 V a1 + a V a2 + V a0
V b = 0,859 (-0,5 – j0,866) – 0,141 (-0,5 + j0,866) – 0,718
V b = -1,077 – j0,866 = 1,382 ∠ 38,8 0
V c = a V a1 + a 2 V a2 + V a0
V c = 0,859 (-0,5 + j0,866) – 0,141(-0,5 – j0,866) – 0,718
V c = -1,1475 + j0,866 = -1,4376 ∠ -37,04 0
Tegangan-tegangan antar saluran adalah :
V ab = V a – V b = 0 – (-1,077 – j0,866) = 1,077 + j0,866 = 1,382 ∠ 38,8 0
V bc = V b – V c =-1,077 – j0,866 – (-1,1475 + j0,866)
V bc = 0,0705 – j 1,732 = 1,7334 ∠ -87,669 0
V ca = V c –V a = -1,1475+j0,866–(0) = -1,1475 + j0,866 = 1,4376 ∠ -37,04 0
Dalam satuan volt :
V ab = 1,382 x √ = 8,8 ∠ 38,8 0 kV
V bc = 1,7334 x √ = 11 ∠ -87,669 0 kV
V ca = 1,4376 x √ = 9,1 ∠ -37,04 0 kV
Pengaruh Komponen Arus Urutan Terhadap Alternator
- Arus urutan positif gangguan akan mengalir melalui impedansi-impedansi urutannya saja.
Komponen  arus  urutan-negatif  akan  mengalir  pada  belitan  stator  dan  berotasi  pada  kecepatan sinkron  dengan arah  yang berlawanan  dengan arah putaran  rotor  yang  menyebabkan panas pada belitan stator,danmenyebabkanhubungsingkat
Tabel 1 Nilai Kapabilitas Mesin Sinkron Tipe mesin sinkron Nilai I 2 2 t  yang diizinkan
Generator kutub salient Kondensor sinkron Generator rotor silinder dengan pendingin langsung Generator rotor silinder tanpa pendingin langsung 40 30 20 10
Generator  pada  penelitian,  bertipe  rotor  silinder  dengan  pendingin  langsung  mempunyai nilaikapabilitas 20.
Nilai I 2 2 t yang diizinkan = 20
Nilai t yang diizinkan =   = ( , ) = 134,23 detik
- Komponen  arus  urutan-nol  tidak  membahayakan  alternatorkarenatidak  menghasilkan fluksi pada celah udara antara rotor dan stator. ( Daya Sari, 2009 : 72)

## KESIMPULAN
1. Besar arus gangguan 1 fasaketanah : -j1,216 kA
2. Tegangan-tegangan antar saluransaatgangguan 1 fasaketanah adalah : V ab = 8,8 ∠ 38,8 0 kV V bc =  11 ∠ -87,669 0 kV V ca =  9,1 ∠ -37,04 0 kV 3. Waktu yang diizinkan generator beroperasidalamkeadaangangguanhubungsingkat 1 fasaketanahadalah : 134,23 detik

## DAFTAR PUSTAKA
1. Adrian Mardensyah, 2008
http://lib.ui.ac.id/file?file=digital/124057-R030814-Studi%20perencanaan-Literatur.pdf
2. Cristof Naek Halomoan
https://qtop.files.wordpress.com/2008/12/gangguan-pada-sistem-tenaga-listrik.pdf
3. William D Stevenson, Jr, “AnalisisSistemTenagaListrik”, PenerbitErlangga, Jakarta
4. A. Amira
http://download.portalgaruda.org/article.php?article=168834&val=5447&title
5. Daya  Sari,  “StudiTentangPengaruhGangguanTidakSeimbangPadaBusbarTerhadap  Generator DiGarduIndukPayaPasir”,  TugasAkhir,  DepartemenTeknikElektro  PPSE  FakultasTeknik, Universitas Sumatera Utara, Medan, 2009